Бесконтактная система безопасности со встроенной диагностикой. Больше возможностей при меньших затратах

Современные условия требуют максимальной эффективности и безопасности оборудования. Для обеспечения этих задач решающее значение имеют экономичность, наличие информации о состоянии функций безопасности и наличие надёжной защиты от несанкционированного вмешательства в работу системы безопасности, например, в систему защитных ограждений. Новая система бесконтактных датчиков безопасности PSRswitch обеспечивает уникальную диагностику системы безопасности и надёжную защиту от человеческого фактора.

Когда речь идёт о безопасности оборудования, говорят не только об отдельных компонентах оборудования, но и о взаимодействии устройств безопасности друг с другом. Высокотехнологичные решения, которые состоят из точной комбинации интеллектуальных технологий датчиков безопасности и автоматизации, предлагают повышение экономичности и эффективности производственного оборудования.

Оборудование по функциональной безопасности должно использоваться везде, где присутствуют риски (возникшие в результате существующих опасностей), которые не могут быть снижены средствами проектирования. В случаях, когда требуется вмешательство в производственный процесс, используются системы защитных ограждений – калитки, дверцы, панели и т.д. Всякий раз, когда открывается защитное ограждение по производственной необходимости, функции, которые представляют угрозу (в основном, опасное движение), – должны быть отключены. Для контроля состояния (положения) защитного ограждения возможно применение защитных устройств блокировки, состоящих из датчика и транспондера.

СЛОЖНОСТИ ВЫБОРА ПОДХОДЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ

В соответствии со стандартом DIN EN 60497-5-3 “Требования к приборам бесконтактного действия с заданным алгоритмом поведения в условиях неисправности”, оборудование может использоваться в качестве устройства блокировки при наличии специального алгоритма работы в условиях неисправности (см. DIN EN ISO 14119). Устройство блокировки включает в себя сигнальные элементы, модуль OSSD (выходные сигналы с тактированием для обнаружения неисправностей), блоки управления и контроля. Компоненты могут быть отдельными устройствами или объединены в единый модуль. Поскольку на производствах обычно используется оборудование разных производителей, подбор соответствующих компонентов цепи безопасности является сложной задачей, так как необходимо сравнивать документацию и адаптировать электрические интерфейсы друг к другу.

Для определения соответствия всей системы безопасности требуемому уровню эффективности защиты (PLr) параметры отдельных устройств всей системы должны быть определены и использованы для оценки достигнутого уровня эффективности защиты. При этом важно убедиться, что любое последовательное подключение нескольких бесконтактных датчиков не приводит к снижению общего PLr или к маскированию неисправностей из-за неполноценной диагностики. Кроме того, чрезвычайно важно учитывать время отклика всей системы безопасности после срабатывания датчика. Это время отклика должно быть определено и учтено в общем времени запаздывания системы.

МАКСИМАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Стандарт DIN EN ISO 14119 предоставляет дополнительную информацию для производителей оборудования. Кроме того, этот стандарт содержит рекомендации для проектирования и выбора устройств блокировки, а также ряд требований для оборудования с устройствами блокировки и без них. Стандарт DIN EN ISO 14119 гармонизирован в 2014 году и содержит много информации о том, как выбрать наиболее подходящее устройство блокировки, и объясняет различные нюансы применения устройств блокировки в различных областях.

Система защитных ограждений должна быть подобрана и установлена таким образом, чтобы свести к минимуму человеческий фактор и возможность несанкционированного доступа путём обхода (нейтрализации) этих ограждений. Действия, которые необходимо предпринять для соответствия этим требованиям, могут включать в себя установку устройств безопасности в скрытом или недоступном для оператора месте. По этой причине исполняющие устройства не должны легко демонтироваться или отводиться в сторону. Дополнительные шаги включают в себя распределение датчиков безопасности по уровням кодирования:

• низкий уровень кодирования – датчик безопасности имеет от 1 до 9 вариантов кодирования;
• средний уровень кодирования – датчик безопасности имеет от 10 до 1000 вариантов кодирования;
• высокий уровень кодирования – датчик безопасности имеет более 1000 вариантов кодирования.

Последовательное подключение нескольких устройств блокировки к одному реле (или ПЛК) безопасности для систем защитных ограждений стало обычной практикой. При этой системе подключения защитных устройств (с дополнительными механическими контактами) может происходить маскирование неисправностей. Технологический процесс может подразумевать одновременное открытие или определённый порядок открытия защитных ограждений при поиске неисправностей. В этом случае одна скрытая неисправность может привести к множественным ошибкам системы безопасности или опасному происшествию. По этой причине при использовании последовательного подключения должен учитываться максимальный диагностический охват (DC) в соответствии с требованиями DIN EN ISO 13849-1.

КОНЦЕПЦИЯ СОГЛАСОВАННОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОТ ДАТЧИКА К МОДУЛЮ ВХОДА/ВЫХОДА

Кодируемые бесконтактные датчики безопасности всё чаще используются для контроля ограждений благодаря высокому уровню защищённости от манипуляций. Для того чтобы помочь производителям оборудования удовлетворить требования к устройствам блокировки, Phoenix Contact расширил свой портфель изделий, включив в них инновационную систему безопасности (рис. 1). PSRswitch – это компактный электронный бесконтактный датчик безопасности с RFID кодированием. Благодаря встроенной интеллектуальной системе диагностики датчик безопасности предлагает высочайший уровень защиты от манипуляций даже при последовательном подключении.

Датчик безопасности PSRswitch относится к устройствам блокировки Типа 4 в соответствии с требованиями DIN EN ISO 14119. Его компактный корпус обеспечивает различные варианты установки на оборудовании, что обеспечивает универсальность и широкий диапазон применения (рис. 2, рис. 3).

В дополнение к определению состояния защитного ограждения датчики безопасности подходят для контроля безопасного положения различных узлов и механизмов, например, роботов. Для снижения издержек при монтаже на месте эти датчики имеют хорошо продуманную и экономичную концепцию. Восьмиконтактное подключение M12, расположенное непосредственно на устройстве безопасности, обеспечивает последовательный монтаж: от датчика через соединители к модулям ввода/вывода. Кроме того, чтобы упростить монтаж, цепь за-пуска (кнопка сброса) может быть подключена непосредственно к датчику, что сокращает длину проводки к шкафу управления.

БЕЗОПАСНОЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ

Технология RFID уже давно является частью современных датчиков безопасности и обеспечивает кодированный обмен сигналами между датчиком и транспондером. Таким образом, с тремя различными датчиками и универсальным транспондером, датчик безопасности PSR удовлетворяет двум уровням кодирования по DIN EN ISO 14119. Датчики Fixcode и Unicode с высоким уровнем кодирования отличаются возможностью сопряжения только с одним или несколькими взаимозаменяемыми транспондерами для обеспечения максимальной защиты от манипуляций. Датчик Multicode имеет более низкий уровень кодирования и может использоваться со всеми транспондерами без необходимости сопряжения.

Датчики безопасности этого типа должны быть подобраны и установлены таким образом, чтобы предотвратить любые возможные манипуляции для обхода функции безопасности. Это требование может быть достигнуто путём установки датчиков в недоступном или скрытом для оператора месте. Технология датчиков безопасности PSRswitch позволяет реализовать последовательное подключение при сохранении требований безопасности с помощью двух входов и выходов безопасности. А также выходы датчика могут быть связаны напрямую с входами следующего датчика цепи безопасности. Любые неисправности датчика или цепи (например, залипание контактов) обнаруживаются немедленно, что позволяет быстро локализовать и исправить ошибки. Кроме того, дополнительным преимуществом является отсутствие необходимости использовать входы на модуле ввода/вывода безопасности, установленном в шкафу управления (рис. 4).

ПОЛНАЯ ДИАГНОСТИКА С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ IO–Link

Полная диагностика датчика безопасности на защитных ограждениях необходима для обеспечения высокой эксплуатационной готовности во время производственного процесса. При стандартной схеме подключения очень сложно реализовать подобную функциональность диагностики. Обычная диагностика ограничивается простыми показателями состояния, такими как “дверь открыта” и “дверь закрыта”. В этом контексте датчик PSRswitch обеспечивает полную диагностику, которая осуществляется через соответствующее реле безопасности на контроллер через встроенный функционал шлюза IO-Link. Таким образом, каждый датчик безопасности непрерывно контролирует своё рабочее состояние и состояние входов и выходов. Если дверь открывается или обнаруживается не-исправность цепи, выходы безопасности немедленно отключаются, а диагностические данные передаются на реле безопасности через двухпроводный кабель. В дополнение, реле безопасности, которое также настроено как устройство IO-Link, передаёт данные рабочего процесса для отображения на мастер-IO-Link или в виде предупреждающего сообщения на панель управления.

ВЫВОДЫ

Реализация систем блокировки и выбор подходящих компонентов, в том числе датчиков и устройств контроля безопасности, является сложной задачей. Новые технологии для контроля положения с использованием кодируемых RFID-меток и специальных интерфейсов обеспечивают высочайшую степень безопасности даже в случае последовательного подключения. Это решение открывает перед производителями оборудования новые возможности для оптимизации затрат на комплектующие и проектирование, а инновационные технологии диагностики повышают эксплуатационную готовность оборудования.

Более подробную информацию вы можете посмотреть на нашем официальном сайте.